Sistemas de Direccion Trabajo 2

8/3/2019 Sistemas de Direccion Trabajo 2

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Inacap RencaIng. en mecnica automotriz maquinaria

y sist. Electrnicos

Control electrnico de chasis

Sistema de Direccin

Nombre Alumnos: Contreras Germa

Gonzlez Cristia

Jerez Vcto

Cheuque Robert

Nombre Profesor: Paulo Vilch

Fecha: 04 de Noviembre de 20


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ndice

ndice...

Introduccin

Objetivo general.

Objetivo especifico

Resea histrica..

Marco terico..

Procedimientos de Taller..Conclusin

Bibliografa


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Introduccin

En este trabajo hablaremos y explicaremos el sistema de direccin, incluyendo todos

sus mecanismos los cuales son los encargados o misin de orientar las ruedasdirectrices y adaptarla al trazado de la va por la que circula, as como para realizar lasdistintas maniobras que su conduccin exige, algunos de estos elementos son elvolante de direccin, columna de direccin, engranaje de direccin y la articulacin dela direccin estos son solo algunos de los elementos que explicaremos ya que masadelante se explicaran uno por uno detalladamente.


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Objetivo general

Daremos a Conocer a fondo el sistema de direccin del automvil ver el sistema dedireccin instalado en el vehculo, como tambin ver una cremallera fuera de est y as

asociarlo a los conocimientos obtenidos en clases anteriores. Los cuales nos indican laevolucin del sistema de direccin en el tipo de ayuda que nos otorga para realizarvirajes ms suaves y con menos esfuerzo del conductor.

Objetivos especficos

En el vehculo identificar sistema de direccin, y clasificar segn asistencia: direccinmecnica, con ayuda hidrulica, o con ayuda electrnica o electro hidrulica

Segn manual de servicio. Realizar un anlisis completo del sistema de direccin

Realizaremos un desarme completo de la cremallera asi identificar las partes tantointernas como externas.


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Algo de historia

Sistema de direccin

En 1896, Frederick Strickland persuadi a su amigo. A.J. Drake, para que le instalarauna columna y un volante de direccin de tipo marino en su nuevo automvil DaimlerPhaeton. Strickland fabricaba lanchas de vapor como medio para ganarse la vida;Drake diriga la Daimler Co Ltd. de Gran Bretaa. Haba otros Daimler Phaeton -al igualque prcticamente todos los autos que se vendan a ambos lados del Atlntico-equipados con timn.

Los intentos anteriores por instalar volantes de direccin en vehculos de motor nohaban gozado de la aceptacin del pblico. En 1872, Charles Randolph, de Escocia,fue el primero en probar un volante de direccin en un vehculo dotado con un motor de

gasolina. Pero es muy probable que el primer vehculo de motor en el mundo que yacontase con un volante de direccin fuera el Dudgeon Steamer, modelo del ao 1857.Al igual que todos esos primeros experimentos, pareca ser que el volante de direccinde la Phaeton estaba destinado al olvido. Montado en lo alto de una columna vertical, elvolante casi llegaba al nivel de los ojos. Cualquier persona que midiera 1.65 m (5 pies5") de estatura o menos experimentaba dificultades para ver por encima y alrededor delvolante.

En 1897, el Phaeton de Strickland, todava equipado con este volante de direccin, fuellevado a la fbrica Daimler en Conventry para un reacondicionamiento completo. Estorequiri la separacin de la carrocera y el chasis del automvil. Para colocar de nuevo

la carrocera se utiliz una eslinga, mas esta ltima se desliz repentinamente y lacarrocera cay a travs de la columna de direccin. El impacto dobl la columna,inclinndola varios grados de su posicin vertical.


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Un trabajador se sent en el asiento del conductor y de inmediato verific que el nuevongulo de la columna y del volante constitua una gran mejora. Como resultado de ello,el Daimler Parisian modelo de 1900 se convirti en el primer automvil de produccin

en serie que ya contase con un volante montado en una columna de direccin inclinada.En los primeros automviles, las ruedas y los ejes delanteros estaban unidos para

formar una sola unidad, la que se mova en forma de pivote sobre un solo punto, en elcentro del eje. Se fij un poste al punto central del eje para extenderlo hacia arriba, a

travs de la tabla del piso. Se asegur un timn al poste para guiar el vehculo.

Este sistema dio buenos resultados, pero aqulla era la poca en la cual los vehculosde motor no corran a una velocidad mayor que la de los caballos. Pero, al aumentar lavelocidad, los fabricantes de automviles buscaron un sistema que permitiera a losautos contar con una mayor exactitud de direccin y que redujera ese efecto derozamiento que haca que los neumticos se desgastaran despus de un recorrido deapenas 160 km (100 millas). Encontraron lo que buscaban en una teora que haba sidoformulada en el ao de 1818.

La idea surgi de un alemn, llamado George Lenkensperger. El haba desarrollado uneje que permita que las ruedas delanteras oscilaran independientemente del ejeprincipal. Supona la instalacin de ruedas en husillos (o muones de direccin) que sefijaban con pasadores al eje delantero, sobre el cual giraban.

El principio de Lenkensperger fue adoptado por la joven industria del automovilismo,pero al pobre Lenkensperger nunca se le dio el merecido reconocimiento por suinvento. La paternidad de ste fue atribuida a Rudolph Ackermann, un vendedor y editorde libros de Londres, quien quizs no poda diferenciar un husillo de una rueda.Lankensperger le cedi los derechos de su invento a Ackermann en Gran Bretaa y

Gales, perdurando a travs del tiempo el nombre de Ackermann.

Otro hombre que nunca fue reconocido por su notable contribucin al desarrollo delsistema de direccin moderno fue Jeantaud, un constructor francs de carrozas. En1878 l invent el primer empalme de direccin de tipo de paralelogramo, aunque no ledio ese nombre.


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El empalme Jeantaud desplazaba el punto de pivote del eje de direccin hacia un lado.Jeantaud fij una varilla a los husillos con dos piezas de conexin. Hoy a esa varilla la

conocemos como la varilla de relevo. Las dos piezas de conexin se conocen en laactualidad como el brazo Pitman y el brazo loco.

Es evidente la sencillez del sistema de cremallera y pion (dibujo superior) alcompararlo con el sistema Pierce-Arrow de paralelogramo. Los sistemas modenos elcontrabrazo y el eje.


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Jeantaud conect el extremo de la columna de direccin al brazo Pitman. Al girar lacolumna de direccin, le transmite movimientos a las ruedas mediante el brazo Pitmany el brazo loco, la varilla de relevo y los husillos de las ruedas.

Durante los comienzos del Siglo XX, al volverse los automviles ms pesados y rpidosy al ser substituidos los neumticos slidos por neumticos de aire, se hizo aparente lanecesidad de reducir el esfuerzo de la direccin. Con la columna de direccin fijadadirectamente al empalme de la direccin, era difcil controlar el volante. Los conductoresdescubrieron que no eran lo suficientemente fuertes para guiar estos vehculos, los quea menudo terminaban cayendo dentro de zanjas.

Para disminuir el esfuerzo de la direccin, los ingenieros colocaron un engranaje dereduccin (direccin) entre el volante de direccin y el empalme. y hasta la fecha estono ha cambiado.

El primer mecanismo de reduccin consista en un engranaje sin fin. Este engranaje,fijado al extremo de la columna de direccin, impulsaba a otro engranaje (o una ruedade tornillo sin fin o un rodillo) que haca girar un eje conectado al brazo Pitman. Elengranaje sin fin y la rueda sin fin se colocaban en una caja de hierro vaciado fijada albastidor.

El mecanismo bsico de reduccin de engranaje sin fin y ruedas sin fin ha servido a laindustria del automovilismo por muchos aos, con un par de notables excepciones. Unaocurri en 1908, cuando Henry Ford present su auto Modelo T. Este tena unengranaje de direccin que hasta la fecha no ha sido duplicada..

Ford instal un juego de engranajes con movimientos epicclicos o planetarios dentro deuna caja pequea directamente debajo del volante de direccin. El juego de engranajesplanetarios impulsaba a un engranaje principal que Ford fij al eje de la direccin. Estocolocaba al engranaje de direccin bajo las manos del conductor, en lo alto de lacolumna de direccin, en lugar de en su base.

Otra excepcin con respecto al engranaje bsico de direccin de sin fin y rodillo seprodujo en el ao de 1923. Para reducir la friccin entre el rodillo y el engranaje sin fin,Henry Marles, de Detroit, coloc cojinetes de bolas entre los dos. Este tipo de engranajede direccin se conoce ahora como el engranaje de direccin de bolas recirculantes yse emplea todava en muchos autos norteamericanos grandes y en algunos modelos

japoneses.


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El primer uso de un engranaje de direccin "moderno" de cremallera y pin fue en elauto Benz de 1885. Tambin se emple en el Cadillac de 1905 y en muchas otrasmarcas de automviles producidos entre 1911 y 1920.

La necesidad de un motorNo obstante la adaptacin del engranaje de direccin, todava no era fcil conducir unautomvil. Al volverse los autos ms pesados y al dificultarse su direccin, losconductores comenzaron a exigirles a los fabricantes que facilitasen el control de ladireccin de los vehculos. As pues, haba llegado el momento de volver a introduciruna innovacin que haba sido creada desde haca ya tres cuartos de siglo: la direccinmotriz.

En 1954, la Cadillac fue la primera firma en instalar un sistema de direccin motrizcomo equipo de norma en sus automviles. Sin embargo, la historia de la direccinmotriz data de muchos aos antes.

El primer sistema de direccin motriz fue instalado en un vehculo en 1876; pocos


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saben que el que hizo esto fue un hombre llamado Fitts. Se sabe tambin que se instalun sistema de direccin motriz en el camin de 5 toneladas columbia de 1903. Estecamin empleaba un motor elctrico para activar el mecanismo de la direccin.

Una edicin de 1905 del "Motor Age" comentaba lo siguiente al escribir sobre el sistemade direccin motriz del Columbia: "Este sencillo dispositivo, segn se dice, puede hacerque el camin corra a una velocidad de 29 kph (18 mph) y se mantenga en unatrayectoria recta". Hoy da nos preguntamos cul era la velocidad a la que transitabanlos otros camiones de 5 toneladas de peso.

A partir de 1903 aparecieron varios mecanismos de direccin motriz, principalmentepara ser usados en camiones. Algunos funcionaban con el vaco, y otros con aire apresin.

En 1928 la firma Vickers Co. fabric el primer sistema de direccin motriz hidrulica detipo prctico, el cual fue desarrollado por Francis W. Davis. As se estableci un sistemaque fue adoptado por la industria automotriz y convertido en equipo de norma 26 aosdespus. Primero, sin embargo, tuvo que dar pruebas de su eficiencia, lo que se hizodurante la Segunda Guerra mundial en camiones grandes y vehculos blindados.

Desarrollos


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Ya seguramente el lector habr visto que el desarrollo de los componentes que formanlos sistemas de direccin de hoy data de tiempos anteriores a la existencia del

automvil en s. Hasta el volante de direccin inclinable, el cual muchos creen queconstituye una innovacin moderna, se prob primero en un Marr Runabout en 1903.

Se le dio el nombre de "volante para gordos", por razones obvias.

Desde hace mucho tiempo no ha habido muchas innovaciones en lo que respecta a lossistemas de direccin de automviles (slo mejoras de viejas ideas). Pero esto estcambiando debido a la electrnica.

El Toyota Cressida de 1985 es el primer modelo de produccin en serie cuya direccinest controlada por una computadora. La Toyota le ha dado a este sistema el nombrede Direccin Motriz Progresiva de Cremallera y Pin.Un sensor en el volante de direccin vigila la rotacin del volante y le transmite sealesa la computadora. Esta controla una vlvula de regulacin de flujo, en el conducto deadmisin del lquido hidrulico, el cual se conecta a la cremallera. Cuando se hace girarel volante de direccin, se reduce el flujo hidrulico para que la direccin sea ms firme.

Adems, a velocidades de autopista, cuando se requiere un esfuerzo menor de ladireccin, la computadora le indica a la vlvula de control de flujo que reduzca el flujodel lquido hidrulico y le proporcione ms firmeza a la direccin. Al estacionar o virarmientras el auto se mueve con lentitud, la computadora hace que la vlvula de controlaumente el flujo del lquido hidrulico. Esto permite darle vueltas al volante de direccincon mayor facilidad.

Marco Terico


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El sistema de direccin del automvil.

La direccin es el conjunto de mecanismos que tienen la misin de orientar las ruedas

directrices y adaptarla al trazado de la va por la que circula, as como para realizar lasdistintas maniobras que su conduccin exige.

Cualidades

Cualquier mecanismo de direccin deber ser preciso y fcil de manejar, y las ruedasdelanteras tendern a volver a su posicin central al completar una curva. Por otraparte, la direccin no debe transmitir al conductor las irregularidades de la carretera.Para conseguir estas caractersticas, debe reunir las siguientes cualidades:

Confort

El manejo de la direccin se ha de realizar sin esfuerzo, ya que si la direccin es dura,la conduccin se hace difcil y fatigosa, lo que representa un cierto peligro por ladificultad que representa su accionamiento.

La suavidad y la comodidad se conseguirn mediante una precisa desmultiplicacin enel sistema de engranaje, una direccin asistida, as como un buen estado de las cotas yel mantenimiento del conjunto.

La direccin es uno de los principales factores de seguridad activa. Esta seguridaddepende del estudio y construccin del sistema, la calidad de los materiales empleados

y de un correcto mantenimiento.

Precisin


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La precisin consiste en que la direccin responda con exactitud en funcin de lascircunstancias, y no sea ni dura ni blanda, para que las maniobras del conductor setransmitan con precisin. Para ello no ha de haber holguras excesivas entre los rganosde la direccin; las cotas de la direccin han de ser correctas, el desgaste debe sersimtrico en los neumticos, las ruedas estar bien equilibradas y la presin de losneumticos correcta.

Irreversibilidad

La direccin debe ser semirreversible. Consiste en que el volante ha de transmitirmovimiento a las ruedas, pero stas, a pesar de las irregularidades del terreno, nodeben transmitir las oscilaciones al volante. La semirreversibilidad permite que lasruedas recuperen su posicin media con un pequeo esfuerzo por parte del conductordespus de girar el volante.

Estable

Cuando, circulando en recta, al soltar el volante no se desva el vehculo de sutrayectoria.

Progresiva

Cuando la apertura de las ruedas, para giros iguales del volante, va en aumento.

Elementos de mando


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La figura 1, representa la organizacin clsica de los elementos que constituyen lacadena cinemtica que transmite el movimiento de giro del volante a las ruedas, segnel sentido de las flechas que se indican.

Todos los elementos los podemos clasificar en tres grupos:

Volante y rbol de la direccin. Caja de engranajes de la direccin. Palancas y barras (timonera) de la direccin.

El rbol de direccin (A) por su parte superior, va unida al volante (V), y por la inferior ala caja de la direccin (C) donde se transforma el movimiento circular del volante enmovimiento lineal. De la caja de direccin llega el movimiento a la barra deacoplamiento (B) a travs del brazo de mando (M), biela (L) y palanca de ataque (P),los tres articulados entre s.

Fig. 1

Los extremos del eje delantero terminan en unas "horquillas" (H) sobre las que se

articula el pivote (R) (eje direccional de las ruedas). Del pivote sale la mangueta (E)sobre la que giran locas las ruedas en cojinetes de bolas o rodillos.


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De cada mangueta (E) y fijo a ella sale el brazo de acoplamiento (F). Estos brazosestn unidos por la barra de acoplamiento (B) que va articulada en los extremos deambos brazos.

Volante y rbol de la direccin

El volante (V) (fig. 2) es el rgano de mando de la direccin. El diseo del volante varasegn el fabricante. El tacto y el grosor deben permitir el uso cmodo y agradable. Seha de ver cuando el vehculo circula en lnea recta, el tablero del vehculo (T).

Fig.2

El volante presenta una parte central ancha y unos radios tambin anchos paradistribuir la carga del impacto por todo el pecho del conductor, en caso de accidente.

El rbol de direccin (A), (fig. 3) est protegido por una caja C fijada por un extremo (elinferior) en la caja (E) de engranaje de la direccin, y por el centro o su parte superior,en una brida (B) o soporte que lo sujeta al tablero o a la carrocera del vehculo. Suextremo superior se une al volante (V). El conjunto rbol y caja constituyen la columnade direccin.
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Fig.3

Algunos modelos poseen una columna de direccin ajustable. La parte superior, a laque se conecta el volante, puede moverse telescpicamente y, en algunos casos,colocarse en un ngulo adaptado a la altura y posicin del conductor.

Durante los ltimos aos se han realizado numerosas pruebas para proteger al

conductor de las lesiones que pudiera producirle el rbol de la direccin (o el volante)en caso de choque frontal. El rbol de la direccin est diseado para evitar estascircunstancias.

Con el fin de evitar que las vibraciones de la columna se transmitan al volante de ladireccin, a veces, se dispone el rbol de la direccin en dos piezas unidas medianteuna junta elstica o cardn. Adems, en caso de choque frontal, el rbol ceder por esa

junta, con lo que el conductor queda protegido del volante.
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En la fig. 4 se representa el rbol de la direccin (detalle A) cmo se encuentra encondiciones normales de funcionamiento y (detalle B), despus de un choque frontal.

Fig.4

Caja y engranajes de la direccin

El mando de este mecanismo lo ejecuta el conductor con el volante, verdadero rganode mando, a travs de l, comunica a las ruedas directrices sus rdenes.

El grado de reduccin de esfuerzo por parte del conductor conseguido por efectodesmultiplicador del giro del volante de la direccin, depende del peso, tipo y uso del

vehculo. Un vehculo deportivo ligero necesitar poca reduccin, ya que el conductorha de ejercer un control rpido del vehculo para corregir derrapes.

Los coches pesados con neumticos anchos necesitarn una gran reduccin y algndispositivo de asistencia para poder girar a poca velocidad.

El mecanismo de la direccin tambin transmite al volante la reaccin de las ruedasrespecto a la superficie de la carretera. Esta reaccin avisa inmediatamente alconductor de los cambios en las condiciones del piso, pero los fabricantes no se hanpuesto de acuerdo sobre el grado de reaccin que debe percibir.


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La caja del engranaje de la direccin cumple las funciones de proteger del polvo y lasuciedad el conjunto de engranajes, contener el aceite en que se halla sumergido stosy servir de soporte al mecanismo de la direccin, al volante y al brazo. Esta caja se fijaal bastidor por medio de tornillos, que aseguran su montaje.

Palanca y barras de direccin

Se denomina tambin timonera de la direccin.

Tiene la misin de transmitir a las ruedas el movimiento obtenido en la caja deengranaje de la direccin.

La disposicin del conjunto de palanca depende del diseo utilizado por el fabricante.

El sistema de acoplamiento puede ser mediante barras de acoplamiento divididas endos e incluso en tres secciones.

Engranajes de direccin

Generalidades

El sistema de engranajes va montado al final de la columna de la direccin, envuelto enun crter que se prolonga casi siempre en un tubo que rodea a la columna hasta elvolante.

El sistema de engranajes debe permitir un cambio de direccin fcil sin necesidad degirar muchas vueltas el volante. Los engranajes de tipo ms corriente proporcionan unadesmultiplicacin de 11 12 a 1 en los turismos y de 18 ms en los camionespesados, lo que quiere decir que el volante debe girar 2,5 a 3,5 vueltas completas paraque las ruedas giren entre sus posiciones extremas.

Si se transmite el movimiento del volante directamente a las ruedas, tiene elinconveniente de transmitirse (al volante) todas las sacudidas producidas por el caminoen las ruedas y stas tienden, constantemente, a imprimir un giro en el volante. A estetipo de direccin se le llama reversible.


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La direccin irreversible es aquella en que ninguna vibracin o esfuerzo de las ruedasse transmite al volante, pero tiene el defecto de que el conductor no percibe estasVibraciones en el volante, habindose demostrado prcticamente que no conviene deninguna manera; adems, debido a esta rigidez, las piezas se desgastan y sufren ms.

El tipo actual ms corriente es el semi-reversible, intermedio entre los dos anteriores,que tienden ligeramente las ruedas a girar el volante, pero no deja de notar, elconductor en el volante, los efectos de las irregularidades del terreno.

Sistemas de engranajes de la direccin

El sistema de engranaje de la direccin, constituye el elemento desmultiplicador de girodel volante y lo forma un conjunto de engranaje protegidos en un crter y a su vez sirvede unin al bastidor.

Segn la disposicin, la forma y los elementos que lo componen, existen varios tipos dedireccin que se enumeran en el cuadro siguiente:

Hoy en da nos encontramos a dems con la direccin electrnica de asistencia variablela cual sustituye todos los componentes hidrulicos por un motor elctrico. (ejemplo de

esta es el Fiat Panda).
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Cremallera

Este tipo de direccin se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (pin-cremallera) y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonera de mando.

Est constituida por una barra en la que hay tallada un dentado de cremallera, que sedesplaza lateralmente en el interior de un crter apoyada en unos casquillos de bronceo nailon. Esta accionada por el pin, montado en extremo del rbol del volante,engranando con la de cremallera.

La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a travsde dos bielas de direccin, en cuyo extremo se sitan las rotulas que, a su vez sonregulables para modificar la convergencia.

Componentes pin y cremallera:

Barra de direccin. Rtula barra de direccin. Guardapolvos cremallera de direccin. Cremallera. Casquillo cremallera de direccin. Fijacin guardapolvos. Taco elstico. Caja de direccin. Sinfn de la direccin.


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Cremallera de relacin variable

En las direcciones mecnicas de cremallera con relacin constante, se realiza el mismoesfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera. Laprincipal caracterstica constructiva de esta direccin es la cremallera, la cual disponede unos dientes con: Modulo variable. ngulo de presin variable. Con estasmodificaciones en la cremallera conseguimos hacer menor esfuerzo cuandonecesitamos aparcar, y una direccin ms firme cuando vamos por carretera.

Mecanismo de sinfn cilndrico con tuerca

Sobre el tornillo sinfn (F) se desplaza la tuerca (T), que engrana interiormente con eltornillo sinfn. El movimiento de la tuerca se transmite a una palanca (P) que se montasobre la tuerca. Esta palanca a su vez est unida al eje de giro de la palanca de mando(M) hacindola girar al accionar el volante de la direccin.


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Fig.5

Mecanismo de sinfn cilndrico con sector dentado (fig. 6)

La parte inferior de la barra o columna (C) de la direccin termina en un sinfn (T) dondeengrana un sector dentado (S), que lleva fijo en su centro un eje (E), al que va unido elbrazo de mando (M). Al girar el volante y, con l, la columna de la direccin, el sectordentado se desplaza sobre el "sinfn" haciendo girar su eje que obliga a oscilar adelantey atrs, al brazo, de mando que, al estar articulado elsticamente a la biela, imprime asta un movimiento longitudinal en ambos sentidos.

Fig. 6


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Mecanismo de tornillo sinfn cilndrico con dedo o leva (fig. 7)

Tambin denominado "palanca y leva". La columna de la direccin termina en un husillo(T) sobre cuya ranura puede desplazarse una leva o dedo (L) fija al extremo de unapalanca (P) que mueve el brazo de mando (M). Al mover el volante, la leva se desplazasobre el husillo, desplazamiento que a travs de la palanca produce en el brazo demando un movimiento longitudinal de delante hacia atrs.

Fig.7

Mecanismo de tornillo sinfn cilndrico con tuerca e hilera de bolas

Se denomina tambin de circulacin de bolas. Sobre el tornillo sinfn (T) (fig. lleva unatuerca (C) y entre sta y el tornillo sinfn una hilera de bolas (B) que recorren la hlicedel tallado interior del tornillo y de la tuerca.

La tuerca lleva tallada una cremallera transmitiendo su movimiento a un sector (S)dentado unido al brazo de mando (M).


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Fig.8

Mecanismo de tornillo sinfn globoide y rodillo

El sinfn globoide (fig. 9) se aplica cuando el elemento de translacin se desplazadescribiendo un arco al girar sobre su propio eje de giro, como en el sistema tornillo yrodillo. En este sistema la columna (C) lleva en su parte inferior un tornillo (T) roscadosobre el que rueda, engranado en su estra, un rodillo (R) que forma parte del brazo demando (M), al que imprime un movimiento.

Fig.9


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Cotas de la direccin

Entendemos como cotas de la direccin aquellos factores que intervienen para obteneruna direccin vlida. El tren delantero debe ser estudiado siguiendo una geometraprecisa que nos va a permitir responder a las exigencias esenciales de:

Estabilidad. Conservacin mecnica. Conservacin de los neumticos.

Por otra parte, una buena geometra del tren delantero llegar hasta la obtencin deuna direccin segura y cmoda, que se manifiesta por:

El mantenimiento en trayectoria rectilnea. La insensibilidad a factores exteriores (baches, viento, etc.). Las entradas y salidas fciles de las curvas.

Podemos decir que la direccin debe ser estable y para conseguirlo se consideran dosfactores:

La geometra de giro. La geometra de las ruedas o cotas geomtricas, que son: El ngulo de salida o inclinacin. El ngulo de cada. El ngulo de avance. Las cotas conjugadas. La convergencia o divergencia (alineacin de las ruedas).


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Geometra de giro

El vehculo al tomar una curva, la trayectoria a seguir por las ruedas directrices no es lamisma ya que, cada una de ellas, tiene distinto radio de curvatura. Por tanto, la

orientacin dada a ambas ruedas son distintas para evitar que una de las ruedas seaarrastrada, efecto que ocurrira si los dos ngulos fueran iguales.

Para que esto no ocurra, (fig. 12) las dos ruedas deben girar concntricas, o sea, con elmismo centro de rotacin.

Lo mismo ocurre con las ruedas traseras con respecto a las delanteras ya que, comotodo el vehculo tiene que tomar la misma trayectoria de la curva, todo l tiene que tenerel mismo centro de rotacin. Para ello (fig. 12) tiene que cumplirse la condicingeomtrica de que todas las ruedas en cualquier posicin tengan un mismo centro derotacin (O).

Esto se consigue (fig. 13) dando a los brazos de acoplamiento una inclinacin tal, quecuando el vehculo circule en lnea recta, los ejes de prolongacin de los brazos deacoplamiento coincidan en el centro del eje trasero, y al tomar una curva, los ejes de lasruedas coincidan sobre un mismo centro (O).


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Fig. 12

Fig. 13

Geometra de las ruedas o cotas geomtricas

Las cotas de la direccin son los ngulos de:

Avance. (caster). Salida.

Cada. (camber). Convergencia. (KPI). Divergencia. (KPI).


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ngulo de avance (caster)

Fig. 14

El ngulo de avance (A) es el que forma el pivote con la vertical al observar el vehculo,en sentido longitudinal.

El eje del pivote no es vertical, tiene su extremo inferior ligeramente adelantado de lavertical con la que forma un ngulo (A) llamado de avance.

Esta posicin del pivote da fijeza a la direccin. Si el ngulo de avance es pequeo,menor del debido, la direccin se hace "vagabunda". Si es excesivo, la direccin esdura. Si se invierte el valor del ngulo, se hace negativo (inclinacin del pivote haciaatrs) la direccin reacciona bruscamente, es dura y peligrosa.

El efecto de este ngulo tiene su ms sencillo exponente en las ruedecillas de loscarritos de t, por ejemplo, que, al rodar detrs de sus pivotes, siguen la direccin en

que se empuja el carrito, de modo que ste siempre se desplazar en lnea recta, a noser que se modifique, a propsito, su curso.

Con el ngulo de avance se consigue que: La direccin se haga estable. Despus de tomar una curva, las ruedas tiendan a volver a la posicin de lnea

recta. En vehculos de traccin el valor del ngulo est comprendido entre 0 y 4. En vehculos de propulsin el valor del ngulo est comprendido entre 6 y 12.


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ngulo de salida

Fig. 15

La inclinacin del pivote, no solamente lo es sobre el plano longitudinal de avance, sino

tambin sobre un plano transversal, es decir, su extremo inferior se separa hacia fueraformando un ngulo con la vertical.

El ngulo de salida (S) produce tambin cierta autoalineacin o tendencia a volver a lalnea recta despus de un giro. En efecto, la salida combinada con el avance, da lugar aque, al girar la direccin, se levante ligeramente la parte delantera del coche, cuyopropio peso tiende desde ese momento a hacer retornar la direccin a su primitivaposicin de lnea recta.

El resultado prctico conseguido con esta cota es dar estabilidad a la direccin y ayudaral conductor a restablecer la posicin del volante despus de un giro, posicin que

puede recobrarse sin su intervencin, si la direccin es semi-reversible.

El valor del ngulo de salida est comprendido entre 5 y 10, siendo su valor msutilizado 5.

Con el ngulo de salida se consigue:


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Reducir, en el volante, el esfuerzo a realizar para orientar las ruedas. Dar estabilidad. Hace que las ruedas colaboren con la cota de avance para que vuelva la

direccin a su posicin inicial.

El esfuerzo ser mximo cuando el pivote est paralelo (sin formar ngulo).El esfuerzo ser mnimo cuando la prolongacin del eje del pivote pase por el punto deapoyo del neumtico y no exista brazo resistente, entonces la direccin sera inestable.

Si el neumtico tiene menor presin de lo normal, aumenta el brazo resistente,aumentando la estabilidad en la direccin pero es necesario realizar mayor esfuerzopara orientar las ruedas.

ngulo de cada(Camber)

Fig. 16

Las manguetas (M) no son horizontales (fig. 16); estn ligeramente inclinadas haciaabajo, formando un ngulo (C) con la horizontal (H), en el plano transversal, llamado decada.


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El ngulo de cada es (C). Viene a tener un valor medio de 1.

Con esta cota se consigue reducir el esfuerzo que se debe aplicar en la direccin en elmomento de orientar las ruedas.

Por otra parte (fig. 17), las ruedas tienden a conservar la rueda apretada hacia el eje,como indican las flechas (A), evitando que se salgan, a la vez que se adaptan mejor albombeo de la carretera.

Con ngulo positivo se reduce el desgaste de los elementos de la direccin y se facilitasu manejo.

Fig. 17


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Cotas conjugadas

Fig. 18

Las cotas de los ngulos de salida (S), cada (C) y avance (A) hacen que laprolongacin (B) del pivote (P) corte a la lnea de desplazamiento (calzada) por delantey hacia la derecha del punto (M) de la huella del neumtico.

Esto ocasiona un par de fuerzas debido a la fuerza (F) de empuje (del motor) y la (R) derozamiento (del neumtico), que tiende a abrir la rueda por delante (se debe corregirdando una convergencia a la rueda). Dependiendo del valor de los ngulos de salida,cada y avance, se puede invertir esta tendencia haciendo que la convergencia puedaser positiva o negativa, y de mayor o menor valor.
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Convergencia y divergencia (KPI)

Los planos verticales determinados por las ruedas delanteras no son paralelos, sinoque convergen (C) hacia el frente en los coches de propulsin trasera (fig. 19) ydivergen (D) en los de traccin delantera (fig. 20).

Con estas cotas se consigue compensar la tendencia de las ruedas delanteras a abrirsedurante la marcha en los vehculos de propulsin y a cerrarse en los de traccin.(Alineacin de las ruedas)

Fig. 19

Fig. 20

Direccin asistida


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Direccin asistida hidrulica

El modelo ms general aprovecha la propia cremallera como pistn hidrulico paragenerar la asistencia.

Para facilitar al conductor la ejecucin de las maniobras con el vehculo, se emplean lasservo-direcciones o direcciones asistidas, que tienen como misin el ayudar alconductor a orientar en la direccin deseada las ruedas directrices, ayuda que esimprescindible en camiones pesados y autobuses.

Para conseguir esta ayuda puede utilizarse como fuente de energa la proporcionadapor: vaco de la admisin, aire comprimido o fuerza hidrulica.

De estas tres fuentes de energa, la del vaco de la admisin es muy poco usada; el airecomprimido, queda limitado su empleo a los vehculos que lo utilizan para el mando delos frenos; la hidrulica es la ms empleada. El dispositivo de la direccin asistida queutiliza esta ltima es la siguiente (fig. 21)

Fig. 21

Est constituido por un cilindro mvil (C) solidario a la biela transversal (A) de ladireccin. En el interior hay un mbolo (E) centrado, que va unido al bastidor (H) delvehculo; por lo tanto, inmvil. A ambos lados del mbolo puede ser enviado lquido
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desde una vlvula de mando en la que una vlvula corredera (V), desplazable enambos sentidos, intercomunica o interrumpe el paso del lquido al cilindro a uno u otrolado del mbolo.

Cuando se gira el volante (G), se mueve el brazo del mando (M) y, con l, la biela de ladireccin que mueve sta y, a la vez, la corredera de la vlvula de mando, permitiendoel paso de lquido a un lado del mbolo; al ser el mbolo fijo, el lquido obliga adesplazarse al cilindro que, por estar unido a la barra de acoplamiento (T) de ladireccin, la mueve hacia un lado, sumndose este movimiento al directo imprimido porel volante (G), ayudando, con ello, a la orientacin de las ruedas y, en definitiva, alconductor.

El lquido es enviado por la vlvula de mando a uno u otro lado del mbolo, segn segire el volante.

La presin del lquido necesaria para conseguir el desplazamiento del cilindro unido a labiela, se consigue con una bomba (B) de engranajes que es accionada por la correaque transmite el movimiento del cigeal. El lquido procede de depsito (D) que, por untubo, se comunica con la vlvula de mando. Una vlvula de descarga, instalada entre eltubo que lleva el lquido a la bomba y el de comunicacin del depsito con la vlvula demando, mantiene constante la presin.


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La asistencia hidrulica tambin se puede encontrar en la direccin de tornillo sinfin:

Tornillo sin fin

En la figura 9 abajo, se representa un esquema de cmo funciona la asistenciahidrulica para el mecanismo de tornillo sin fin. Observe que se ha adicionado alconjunto una bomba de aceite que es movida desde la polea del cigeal y queproporciona fluido a alta presin al sistema. Esta presin entra a la caja reductora a unazona donde se encuentra una vlvula giratoria que controla el paso del aceite a presina un lado u otro del pistn hidrulico y que conecta al mismo tiempo el retorno delaceite del otro lado del pistn al recipiente acumulador que est en el mismo cuerpo dela bomba.

Como pistn hidrulico se usa el propio cuerpo de la tuerca colocado dentro de unacamisa adecuada al efecto.

Note que la conexin mecnica entre el volante y el trapecio de la direccin semantiene siempre, lo que constituye un requisito de seguridad indispensable si falla elsuministro de presin, como por ejemplo, si se detiene el motor.

Direccin asistida neumtica
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Los grandes y rpidos camiones son difciles de dirigir, pues sobre sus grandescubiertas de mucha seccin, gravitan grandes cargas que aumentan su resistencia algiro.

Se utilizan para su accionamiento aire a presin procedente del sistema neumtico delque van dotados los vehculos con frenos de aire comprimido.

En esencia no es ms que un cilindro (C) (servo neumtico) con un pistn (E), enlazadopor medio de una eje (J) con el brazo de mando de la direccin (B), para ayudar a losdesplazamientos de ste. Por ambas caras del pistn puede entrar, alternativamente lapresin atmosfrica o el aire a presin. Esto trae como consecuencia el desplazamientodel pistn en un sentido o en otro y, por lo tanto, la ayuda en el movimiento del brazo demando. Para que pase aire a presin, tiene una vlvula de control (V) que se acciona aliniciar el giro el volante. El aire sobrante en el cilindro sale al exterior a travs de lavlvula correspondiente (de destreza).

La presin del aire suministrado desde la tubera al cilindro es proporcional aldesplazamiento de la varilla de control.

Mantenimiento general


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Como norma general, seguir las instrucciones del fabricante. Mantener el nivel de aceitecorrecto en la caja de engranajes, as como el engrase en los pivotes y en todas lasarticulaciones (rtulas).

Peridicamente se deben comprobar que no existan holguras en el sistema. Estasholguras influyen en la precisin de la direccin, ya que las ruedas pueden modificar suorientacin por s solas.

Una holgura excesiva de la direccin puede producir una avera en las ruedas, perotambin puede suceder que, una avera en las ruedas o en el sistema de frenado puedeinfluir en el mal funcionamiento del sistema de direccin.

Una incorrecta presin de inflado en los neumticos, as como el desequilibrado de unarueda, producen alteraciones en la direccin.

Unas cotas de direccin defectuosas producen desgaste anormal en la banda derodadura del neumtico, as un desgaste excesivo en la banda de rodadura por su parteexterior, puede ser debido al excesivo ngulo de cada, o bien de un exceso deconvergencia.

Los movimientos oscilatorios en el volante de la direccin y sostenidos en la partedelantera del vehculo, denominado SHIMMY, pueden llegar a producir vibraciones quepueden afectar a los elementos de la direccin.

Entre sus posibles causas se encuentran:

Desequilibrado de las ruedas delanteras. Exceso en los ngulos de cada o de salida. Presin de inflado incorrecta en los neumticos. Cubiertas con desgaste no uniforme en su banda de rodadura, o discos

deformados. Amortiguadores en mal estado. rganos de direccin con holguras (rtulas).

Si el vehculo est dotado de direccin asistida hidrulica, se debe vigilar el nivel deldepsito de lquido que alimenta al sistema. Revisar posibles fugas y el tensado de la

correa.


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Direccin asistida elctricamente

En este tipo de direccin se suprime todo el circuito hidrulico formado por labomba de alta presin, depsito, vlvula distribuidora y canalizaciones que formabanparte de las servodirecciones hidrulicas. Todo esto se sustituye por un motor elctricoque acciona una reductora (corona + tornillo sinfn) que a su vez mueve la cremallerade la direccin.

Como se puede ver, este sistema de direccin se simplifica y es mucho ms sencilloque los utilizados hasta ahora. Tiene el inconveniente de estar limitado en su aplicacina todos los vehculos (limitacin que no tiene el sistema de direccin hidrulica) ya quedependiendo del peso del vehculo y del tamao de las ruedas, este sistema no esvlido. A mayor peso del vehculo normalmente mas grandes son las ruedas tanto enaltura como en anchura, por lo que mayor es el esfuerzo que tiene que desarrollar elsistema de direccin, teniendo en cuenta que en las direcciones elctricas todo lafuerza de asistencia la genera un motor elctrico, cuanto mayor sea la asistencia agenerar por la direccin, mayor tendr que ser el motor, por lo que mayor ser laintensidad elctrica consumida por el mismo.

Un excesivo consumo elctrico por parte del motor elctrico del sistema de direccin,no es factible, ya que la capacidad elctrica del sistema de carga del vehculo estalimitada. Este inconveniente es el que impide que este sistema de direccin se puedaaplicar a todos los vehculos, ya que por lo dems todo son ventajas.

En la figura inferior se pueden ver los elementos que forman la direccin elctrica, faltala parte de la columna de direccin que mueve el pin que a su vez acciona lacremallera.


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En la figura inferior se puede ver el esquema elctrico donde se aprecia la centralita omdulo electrnico, que controla el motor elctrico y que recibe informacin del estadode la direccin a travs de los sensores de la posicin del motor elctrico y del captadorptico de par/volante que mide la desviacin que hay en la barra de torsin entre suparte superior y su parte inferior, este valor compara el esfuerzo que hace el conductoren mover el volante y la asistencia que proporciona el motor elctrico. La centralita conesta informacin ms la que recibe a travs de la red multiplexada (CANbus) y teniendoen cuenta un campo caracterstico que tiene en memoria, genera una seal en forma decorriente elctrica que es la que gobierna el motor elctrico.

El captador de par y ngulo del volante, utiliza dos discos solidarios unidos por unabarra de torsin que est debilitada en su centro, esto es para que permita un ciertoretorcimiento cuando las fuerzas son distintas en sus extremos. Unos rayos de luzatraviesan las ventanas practicadas en los discos, esto sirve en primer lugar paraconocer la posicin angular del volante, es decir para saber cunto se ha girado elvolante.

En segundo lugar cuando las fuerzas que se aplican en los extremos de la barra detorsin son distintas, las ventanas del disco superior no coinciden con las del discoinferior, esto provoca que el rayo de luz no llegue en su totalidad y parte de la luz queenva el emisor no es recibida por el receptor del captador ptico.


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AVERAS EN LA DIRECCIN

Las Averas en la direccin son consecuencias de las holguras por desgaste en suselementos de mando, del mal reglaje en la alineacin de las ruedas o de un malentrenamiento. Puede estar tambin afectada indirectamente por la intervencin o malestado de otros elementos del vehculo, como pueden ser las ruedas, frenos y lasuspensin.

Para diagnosticar la avera que acusa el sistema de direccin, antes de proceder a surevisin y reparacin, conviene someter el vehculo a una prueba por carretera,observando la causa o causas que afectan el normal funcionamiento de la misma.

Diagnstico de avera en los mecanismos simple.

Los defectos ms frecuentes acusados por el conductor en la direccin del vehculo,son los siguientes:

Holguras en el volante:

Esta es una de las averas ms frecuentes del sistema, debido al desgaste lgico desus componentes mecnicos por el uso. Estas holguras en los elementos de mando, yasean por desgaste ya por mal apriete en los sistemas de amarre y fijacin, se traduceen un excesivo recorrido libre del volante, que no debe exceder de unos 12 mm encondiciones normales.

Estas holguras suelen localizarse en los siguientes puntos:

- Rtulas de las barras de direcciones flojas o desgastadas- Holgura en la palanca de mando.- Mal apriete en la fijacin de la caja de direccin al chasis.- Holgura en el mecanismo de direccin.

Conviene revisar estos puntos, realizar un apriete al par recomendado en todos loselementos de unin y hacer el reglaje del mecanismo de direccin segn lasinstrucciones especficas del fabricante.


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Direccin muy dura

Este efecto se acusa porque el conductor debe realizar un esfuerzo excesivo en elvolante para mover las ruedas. Tambin se nota en la falta de reversibilidad de lasruedas para volver a su posicin de lnea recta.

Esta dureza en la direccin se produce, generalmente, por las siguientes causas:

- Baja presin de inflado de los neumticos.- Desalineacin en las ruedas.- Dureza en las articulaciones de mando por un excesivo apriete.- Excesivo ataque en el mecanismo de la direccin.- Falta de engrase en la caja de direccin.

El vehculo tiende a girar a un lado.Este defecto se debe, generalmente, al mal estado de alguno de los componentes delvehculo ajenos al sistema direccional o al mal reglaje de la alineacin.Las causas ms frecuentes que hacen que el vehculo tienda a desplazarselateralmente son las siguientes:

- Presin de inflado desigual en ambas ruedas.- Cubiertas desiguales o ms desgastadas una que la otra.- Uno de los frenos agarrotado o mal reglado.- Amortiguador en mal estado.- Brazo de mando mal colocado.- Mal reglaje en la alineacin de ruedas.

- Deformacin de la mangueta o sistema de suspensin.

Oscilacin de las ruedas

Este defecto, de no ser por una excesiva holgura de los elementos de mando, esacusado por el conductor cuando circula a grandes velocidades por terreno liso,producindose una serie de oscilaciones continuas que se traducen en una trepidacinen el volante.


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Las causas ms frecuentes que originan este defecto son las siguientes:

- Presin de inflado incorrecta en los neumticos.- Cubiertas con desgaste no uniforme en su banda de rodadura.- Ruedas desequilibradas.- Organos de mando flojos o con holgura.- ngulos de cada o avance con un valor excesivo.

Ruidos extraos

Este defecto, menos generalizado y acusado en un momento determinado, esproducido generalmente por holguras o rotura en alguno de los elementos mecnicospor mala calidad o mal montaje.

Estos ruidos pueden ser producidos por las siguientes causas:

- Rodamiento de rueda en mal estado.- Holgura o mal montaje en el interior de la caja de mecanismos.- rganos de mando flojos.- Ruedas muy desequilibradas.

Desgaste anormal de los neumticosUno de los defectos ms acusados por los propietarios de vehculos es el desgasteanormal de las ruedas que, aunque no puede considerarse como una avera propia dela direccin, s incide directamente sobre ella. Este defecto se produce generalmente

por un mal reglaje en la alineacin, lo cual indica que su funcionamiento no es correcto,sirviendo como ndice para una revisin de las cotas direccionales.Una excesiva convergencia produce un desgaste lateral en la zona exterior de losneumticos, y una falta de convergencia produce un desgaste en la zona interna lateralde los mismos, debido, en ambos casos, al arrastre de la rueda sobre el terreno.Cuando el ngulo de viraje es incorrecto, por el mismo efecto de arrastre, se produceun desgaste desigual en los neumticos delanteros, localizado en la banda derodadura.Cuando el desgaste se produce por igual en uno o en los dos neumticos en amboslados de la banda de rodadura, se debe generalmente a falta de inflado en las ruedas.


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Averas de funcionamiento en el servo-mando

Adems de las averas que normalmente pueden presentarse en el sistema direccionalde las ruedas, con independencia del sistema de mando empleado, estn las averaspropias que afectan a estos servo-mandos, producidos generalmente por desgastenatural de sus elementos u otras causas circunstanciales, como roturas o falta demantenimiento.

Averas en la servodireccin hidrulica y sus posibles causas:

- La servodireccin no funciona:- Falta de aceite.- Fallas de presin en la bomba.- Obstruccin o rotura en las tuberas.- Comunicacin entre ambos lados del mbolo del cilindro de mando hidrulico.- Avera en la vlvula distribuidora.- Obstruccin en el depsito de aceite.- Correas de mando de la bomba deteriorada o rota.

- Dureza en la direccin:- Falta de aceite.- Aire en el circuito.- Obstruccin en las tuberas.- Avera en la vlvula distribuidora.- Baja presin en los neumticos.

- El vehculo tiende a girar a un lado:

- Ajuste incorrecto de la vlvula de distribucin.- Defecto de alineacin o inflado de neumtico.


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- Vibraciones o ruidos extraos en el servo-direccin:

- Aire en el circuito.- Aceite inadecuado o sucio.- Aireacin del depsito obstruido.- Bomba de aceite sucia.- Elementos mecnicos con holgura.

Averas en el servo-direccin neumtico y sus posibles causas

- El servo-direccin no funciona:- Presin de aire insuficiente (inferior a 4 kgf/cm).- Grifo de paso cerrado u obstruido.- Tuberas de aire rotas u obstruidas.- Defecto de reglaje en la vlvula de control.

- Funcionamiento parcial o en un solo sentido.- Obstruccin en alguno de los tubos.- Reglaje defectuoso en la vlvula de control.- Anillos de retencin en el cilindro de mando averiados.- Vlvula de descarga rpida obstruida.- Presencia de algn cuerpo extrao que impide el cierre de los tubos de las tapas(vlvulas).

- Prdidas de aire en el circuito:

- Falta de asiento en las vlvulas.

- Tuberas en mal estado.

- La direccin no retorna:

- Reglaje defectuoso en la vlvula de retencin.- Vlvula de descarga rpida obstruida.- Descarga en el cojinete de la tapa del cilindro.


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desarme de tapa inferior del volante

luego procedimos a retirar la tapa metalicapara poder llegar a la centralita


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Conclusin


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Bibliografa

http://www.sabelotodo.org/automovil/sisdirecci%C3%B3n.html

Manual de servicio Fiat Panda

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Sistemas de Direccion Trabajo 2

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